Что означают «одномодовый» и «многомодовый» режимы работы лазеров для очистки?
2026-04-15
В промышленном производстве очистка является важнейшим звеном. Хотя традиционные методы очистки, такие как механическая и химическая очистка, в определенной степени удовлетворяют производственным потребностям, они часто имеют такие проблемы, как низкая гибкость и загрязнение окружающей среды. С развитием науки и техники появилась технология лазерной очистки, которая благодаря своей высокой эффективности, экологичности и бесконтактным характеристикам постепенно стала новым фаворитом в области очистки. Среди них наиболее распространены одномодовые и многомодовые волоконно-импульсные лазеры. Итак, в чем разница между ними? Каковы их преимущества и недостатки? Для каких сценариев применения они подходят? В этой статье мы рассмотрим каждый из них по отдельности.
Что такое одномодовый и многомодовый режимы ?
Модуляция лазера обычно относится к состоянию распределения энергии в плоскости, перпендикулярной направлению распространения лазерного луча, и подразделяется на одномодовую и многомодовую. Одномодовая мода означает, что во время работы лазер производит только один режим лазерного излучения. Интенсивность энергии одного режима постепенно уменьшается от центра к краю, а распределение энергии имеет форму гауссовой кривой. Такой луч называется гауссовым лучом основной моды. Лазерный луч, излучаемый одномодовым лазером, обладает такими характеристиками, как высокое качество луча, малый диаметр луча, малый угол расходимости и распределение энергии, близкое к идеальной гауссовой кривой. Кроме того, одномодовый лазер имеет лучшие фокусирующие характеристики, малое фокусное пятно и высокую стабильность моды, что подходит для задач очистки, требующих сильное удаление, например, ржавчины.
Световое пятно, излучаемое многомодовым лазером, часто представляет собой комбинацию нескольких мод. Распределение энергии в световом пятне относительно равномерное, и чем больше мод, тем равномернее распределение энергии. Световой луч также называют лучом с плоской вершиной. По сравнению с одномодовыми лазерами, качество луча многомодовых лазеров хуже, угол расходимости больше, и для передачи требуется оптическая система с большей апертурой. Фокусированное световое пятно больше, чем у одномодового лазера. Однако многомодовые лазеры позволяют легче достичь большой энергии одиночного импульса, высокой пиковой мощности и высокой средней выходной мощности, а также обеспечивают равномерное распределение энергии, что более выгодно для сценариев очистки, требующих меньшего повреждения и высокой эффективности, например, при очистке пресс-форм.
Каковы преимущества и недостатки одномодовой и многомодовой лазерной очистки?
Одномодовые лазеры подходят для удаления сильно въевшихся загрязнений, таких как ржавчина, а также для очистки тонких материалов и прецизионных деталей, чувствительных к нагреву, благодаря хорошему качеству луча, малому фокусированному пятну и высокой плотности энергии. Однако, поскольку энергия одномодового лазера слишком сконцентрирована, это может привести к повреждению обрабатываемого материала во время очистки.
Для таких задач, как очистка пресс-форм, не требующая повреждения подложки после обработки, необходимо использовать многомодовые лазеры. Многомодовые лучи обладают равномерным распределением энергии и высокой пиковой мощностью, а также позволяют контролировать плотность пиковой мощности таким образом, чтобы она превышала порог повреждения загрязнений, но была ниже порога повреждения подложки. Следовательно, во время очистки загрязнения могут быть эффективно удалены без повреждения структуры поверхности материала. Кроме того, многомодовое фокусное пятно больше. В ситуациях, когда одномодовые и многомодовые лазеры обеспечивают одинаковый эффект очистки, эффективность многомодовой очистки обычно выше. Однако для сильно прилипших загрязнений многомодовая лазерная очистка может оказаться неэффективной.
Применение одномодовых и многомодовых лазеров
В зависимости от преимуществ и недостатков одномодовых и многомодовых лазеров для очистки, сценарии их применения также различаются.
Основные сценарии применения одномодовых систем:
Удаление ржавчины с металла : Высокая плотность энергии одномодовых лазеров делает их идеальным выбором для удаления ржавчины с металла. Они эффективно удаляют слой ржавчины с поверхности металла. Чем выше мощность лазера, тем сильнее способность к удалению ржавчины и тем выше эффективность.
Высокомощный одномодовый импульсный лазер мощностью 1000 Вт, с выходным сигналом QBH, легко интегрируется, обладает преимуществами высокой очищающей способности и высокой эффективности.
Очистка сварного шва от оксидов : В процессе сварки из-за высокой температуры в сварном шве и вокруг него легко образуются оксиды и осадки, что влияет на качество и внешний вид сварного шва. Одномодовый лазер мощностью 200–500 Вт позволяет точно удалять оксиды, обеспечивая внешний вид и качество сварного шва .
Точная очистка деталей : одномодовый лазер мощностью 100–200 Вт, мощность QCS, высокая очищающая способность, низкое тепловыделение, малая деформация и термическое воздействие материалов после очистки.
Основные сценарии применения многорежимной системы:
Очистка пресс-формы : В процессе эксплуатации в пресс-форме могут накапливаться остатки, такие как пластик, металлические фрагменты, пыль и т. д. Эти остатки влияют на качество поверхности изделия и приводят к дефектам. Регулярная очистка пресс-формы предотвращает коррозию и износ, тем самым продлевая срок ее службы. Из-за больших различий в характеристиках подложки пресс-формы и загрязнений использование плоского лазерного луча позволяет эффективно удалять загрязнения, не повреждая пресс-форму. Многомодовый лазер с квадратным пятном мощностью 500–1000 Вт обеспечивает высокую эффективность очистки пресс-форм без повреждения подложки.
Очистка краев перовскитных ячеек : подразумевает очистку пленочного слоя по краю тонкопленочного солнечного элемента для создания изолирующей области, что облегчает последующую упаковку. Лазер YFPN-1000-GMC-H50-F, обладающий квадратным пятном излучения, равномерным распределением энергии и высокой пиковой мощностью, позволяет очищать пленочный слой за один раз, не повреждая стекло, и отличается высокой эффективностью.
Лазерная текстуризация: Использование лазера для придания шероховатости поверхности материала может значительно улучшить его адгезию. В зависимости от требований к шероховатости, мы можем предложить многомодовые лазеры с различной энергией одиночного импульса: 5 мДж, 15 мДж и 50 мДж, что обеспечит эффективность обработки при достижении различных требуемых значений шероховатости.
